(译自APS News,2001年1月)

1986年1月28日,美国全国引颈期盼挑战者号太空梭(Space Shuttle Challenger)历史性飞航的飞射升空,这是美国国家航空暨太空总署 (NASA) 的骄傲与喜悦。挑战者号上的太空人包括一位高中老师麦克奥丽菲(Christa McAuliffe),他是第一位要被送进太空的非太空人。然而挑战者号才飞行了73秒,就写下不幸的历史。在数百万美国人的观看下,他突然烧成火焰,7名太空人全数丧生,是史上最惨烈的太空灾难。

调查员观看爆炸前一刻挑战者号的慢速重播影片,证实是其中一个固体火箭推进器的侧边冒出一阵火焰,直接烧到主燃料槽的侧边,引发爆炸。在罗杰斯委员会 (Rogers Commission)被指定侦查此灾难前的国会听证会期间,挑战者号即被指出,其右侧固体火箭推进器最后面段的橡胶O型环密封圈有技术上的问题。密封圈是用来阻止热废弃外洩,但因为设计上有瑕疵,这些密封圈对低温极度敏感。升空的前一晚温度很低,有问题的O型环上都结了霜,使其温度更低,而变得易脆。升空当时一阵热气从O型环的裂缝喷出,在几分之一秒的时间就穿入主燃料槽,液态氢和氧混合后爆炸,瞬间即毁掉了太空梭。

罗杰斯委员会听证会最精彩的部分是诺贝尔得主物理学家费曼(Richard Feynman)的作证,他对于证人含糊的回答和官僚程序的缓慢深感灰心,所以当场即兴做了一个实验,对整个侦查极具关键性。费曼将一片火箭推进器O行环的材料放入一杯冰水中,以说明此物质在低温会如何丧失它全部的弹性,令人难忘,解开了和爆炸有关技术因素的疑点。在委员会最后的报告中,费曼指控美国国家航空暨太空总署简直拿太空人的生命「玩俄罗斯轮盘1」。

费曼刻薄的批判在委员会更惊人的发现后被炒得沸沸扬扬,委员会发现NASA的安全报告系统太弱,可用「安静无声」称之,以至于总署的管理阶层压制了可以避免此次悲剧的发射前警告。设计O型环的西尔克公司(Thiokol Corporation)最先于1977年发现它的瑕疵,并稟报给NASA,但是负责太空梭计画的委员会忽略此报告,甚至于1981年的太空梭飞行发现O型环严重腐蚀后仍置之不理。

在挑战者号的惨剧发生与其后的委员会报告之后,NASA在1988年9月28日第一次「后—挑战者号」的太空飞行上投资了2亿美元,做为改进将近400个项目之用,以试着提高设备的品质,扩编安全部门,对太空梭管理加入新责任。其中最重要的改变是,在固体火箭推进器加了一个内部金属锁控,又多加了第三个O型环,绝缘重新设计,每一项都要设法阻止热废气从引擎侧边外洩。密封环还加上电热器,以避免O型环在低温中易脆坏,丧失其密封效力。

另外,太空梭还配备有基本的逃生系统,当面对急需在海面迫降时,可让太空人跳伞。燃料槽新装设的几道锁控可以避免燃料在通往主引擎管路中受到不当地干扰;剎车与驾驶系统更进一步改良,尾端还安装上减速拉伞,使其高速降落时可增强控制力;许多瓷砖都换上更大、更耐用的绝缘毯,以确保太空梭承受得了在返航经大气层与空气摩擦时所产生的高热。最后,负责监督倒数作业、发射与飞行操作的任务管理团队还包括NASA安全人员以及和每次飞行主要合约商的代表。

NASA在1995年夏天,有了机会证明它已记取了教训。在奋进号太空梭(shuttle Endeavor)预定出任务的8月5日之前,西尔克公司通知NASA说,它的检查员从连续前两次太空梭发射回收的喷嘴O型环上发现了铅笔尖大小的焦痕,证明热废气在推进器的喷嘴内四处流窜,相当危险。这一次,NASA将发射计画延期,直到西尔克公司的科学家将问题解决。奋进号于9月7日安全发射升空。

美国总统雷根在挑战者号悲剧后的晚间向全国发表演说,称已丧生的太空人是我们在持续探测、征服太空努力中的「先驱」,还特别针对美国学童说:「我知道很难了解有时会发生像这样的痛苦事件,这全都是探测与发现过程的一部分,这全都是冒险与扩展人类视野的一部分。未来不属于懦弱的人,它是属于勇敢的人。」


注(1):俄罗斯轮盘(Russian roulette)是一种自杀式的玩命游戏。玩家将左轮手枪6发的子弹夹装上1或多发子弹,转动后关上,然后对着自己的头部开枪,拿性命作为堵住。

原文刊载于物理双月刊2012年2月号34卷第1期,感谢杨信男教授同意授权刊载。

系列文章100篇已集结成册,由五南出版,书名为《物理奇才奇事》。


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